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USBシリアル変換アダプタの整理と動作確認

 ミニオシロ(DSO-Shell) のファームの新しいバージョン(V110)が出たようです。うちのDSO-Shell のバージョンはV055で、その後いくつかの新しいバージョンが出ていたのですが、面倒なのでバージョンアップしないでいました。今回のV110はいろいろと機能追加があるようなので、そろそろバージョンアップしたいと思っています。

 ところで、バージョンアップにはUSBシリアル変換アダプタを使いますが、変な物を使ってバージョンアップに失敗したら困ります。アダプタはいくつか持っていますが、いつの間にか使えなくなったものもあります。

 そんなことで、良い機会なので手持ちのUSBシリアル変換アダプタの動作確認を行ってみました。

【2017/12/29追記】
 波形の正論理と負論理を間違えていたので、該当部分を修正しました。

▼手持ちのUSBシリアル変換アダプタ (らしきものを含む)
USBシリアルアダプタ
 いつの間にか増えていて6個もありました。USBシリアル変換付きのマイコンもありますが、これらの動作確認を番号順に行っていきます。

 確認にはWindows10 の Treatermを使い、ループバックテストでデーターの疎通を確認すると共に、ポートの信号をオシロ(DSO-Shell) で確認しました。以下に出てくる波形写真は a のキャラクタを送った場合の波形です。

◆ (1) RS232C/USB変換アダプタ
USB/RS232 (FT232RL+ADM213)
(ミスったのでこの写真だけ小さいです)

USB/RS232Cケース
 紙で作ったケースに入れています。

▼波形 (15200bpsで a を送信)
±10V、正論理、115200bps
 RS232Cなので信号はGNDの上下をスイングしていて、このアダプタでは±10Vの正論理で出力されています。RS232Cの規格は負論理で、無信号(スペース)時は正の電圧を出すことになっていたはずなので、これは標準の波形とは極性が反転しています。何かの事情でこういう設定にしたのだと思いますが、理由は忘れてしまいました。
 ともかくこのアダプタは、信号の極性はともかくソフト的には正常に動いているようです。ただ、今後RS232Cを使う可能性はかなり低いと思います。


 RS232Cなので信号はGNDの上下をスイングしていて、±10Vの振幅があります。待機時の電圧はマイナスで、データー送信時は正負を繰り返すパターンになっています。もう少し詳しく言うと、データーの開始合図のスタートビットでプラスになり、その後は負論理でデーターが送られます。最後のストップビットで信号はマイナスに戻り、1文字分の送信が終わります。
 一見すると、マイナスだった波形がプラスに振れているので、正論理のように見えます。これはデーターの前後にスタートとストップビットが入っているためで、データーの本体(ASCIIコード)は負論理で送信されています。

 ということで、このアダプタは正常に動いているようです。ただ、今後RS232Cを使う可能性はかなり低いと思います。

◆ (2) FT232RL (aitendo、6ピン、Deek-Robot)
FT232RL (aitendo、6ピン、Deek-Robot)
 これが最近一番使っているアダプタで、aitendoで500円くらいで買った物です。

▼波形 (9600bpsで a を送信)
3.3V、負論理
 3.3Vの負論理になっています。 待機時はハイレベル(+3.3V)になっていて、データーが来ると先頭にスタートビットがローレベル(0V)で入り、その後は正論理でデーターの本体が送られ、最後のストップビットでハイレベル(+3.3V)に戻る波形になっています。
 波形だけ見ると、待機時はハイレベル(+3.3V)なので、負論理の信号と勘違いしそうです。でも、データー本体は正論理で送信されているので注意が必要です。ただ、回路(ハード)のことだけ考える場合は、負論理の信号として扱って問題無いはずです。
 あと、このアダプタはスイッチを切り替えれば5Vにもなるので便利です。もちろんループバックテストもOKです。ということでこのアダプタは問題無く使えます。

◆ ③ PL-2303HX (aitendo D-SUN)
PL-2303HX(aitendo D-SUN)
 以前は便利に使っていたのですが、Windows10 にしてしばらく経ったら動かなくなってしまいました。その時はドライバの差し替えで動くようになったのですが、その後いつの間にか動かなくなっていました。

 今回再確認したのですが、やはり動きません。たぶんWindows10 のアップデートでドライバが差し替えられたのだと思います。ドライバーの修正をすれば使えるようになると思いますが、いつまた使えなくなるか判りません。これでは安心して使えないので、このアダプタは使わないことにします。

◆ (4) トラ技付録 (LPC1114 + PL2303SA)
トラ技付録、LPC1114
 トラ技の2012年11月号の付録の基板を組み立てた物です。本来は32ビットのARMのCPU基板ですが、USBシリアルインターフェイスチップのPL2303SAを実装してあるので、生のUSBシリアルアダプタとしても使えるかと思いました。しかしその方法が判らないです。ということでこれは戦力外です。

◆ (5) トラ技付録 (ARMライター)
トラ技付録

トラ技付録(拡大)
 これもマイコン基板で、トラ技の2014年3月号の付録で、USBシリアル変換のファームを書き込んだ状態になっています。以前動かしたときはWindows7 だったので今でも動くか心配だったのですが、Windows10 でもちゃんと動きました。

負論理、3.3V
 3.3V、負論理 正論理で送信されていていて問題ありません。

 この基板にはハードのハンドシェイクライン(DTRなど)が無いかもしれないので、用途によっては使えないかも知れません。でも、データーを無手順で読み書きするような使い方なら問題無く使えるはずです。

◆ (6) Arduino UNO
Arduino UNO R3
 これはUSBシリアルアダプタではないだろう、と言われそうです。でもCPUのチップ(ATmega328PU)を抜いてしまえばUSBシリアル変換アダプタとして使えます。(抜かないでCPUのピンを入力にアサインする手もあります)

 注意が必要なのは入出力の方向です。基板のシルク表示で RX(Pin0) となっているピンはCPUチップの入力なので、USBシリアル変換チップの出力が接続されています(確か1kΩの抵抗入り)。TX(pin1) はその逆です。こういうことを理解していれば、USBシリアル変換アダプタとして使うことが出来ます。これ、何か困った時の解決策になるかも知れません。

▼波形
5V、負論理
 Arduino UNO なので信号レベルは 5Vです。

◆オシロによる波形観察
 今回の動作確認ではミニオシロ(DSO-Shell)で波形確認を行いました。キーボードを押した瞬間にシリアルポートに流れるような波形を観察するには、オシロを正しく設定しないといけません。特にトリガの設定(モード、レベル、極性)が重要です。

▼波形例 ( a を送信した時の波形です)
3.3V、負論理、115200bps
 波形は負論理ぽいですが、データーは正論理になっています。

 ところで、この写真の波形の横軸をもっと拡大したいところですが、DSO-Shellの V055のファームでは 50μs/divまでしかトリガが掛からないので、そうはいきません。ちなみにオシロのレンジとしては20と10μs/divまであります。V110のファームを入れるとそのレンジでもトリガがかかるようになるらしいので、ぜひともV110のファームを入れたいです。

◆まとめ
 手持ちのUSBシリアル変換アダプタ(と思えるような物)をテストしてみました。一番汎用的に使えるのは(2)だけで、もしこれが壊れると困ったことになりそうです。秋葉原に行った時にもう一つ調達しておこうかと思います。あるいは中華マーケットで買うかです。

 本文中にも書きましたが、見掛けは負論理の波形でも、データー本体(ASCIIコード)は正論理で送信されているので注意が必要です。論理が逆に見えるのは、データーの前後にスタートビットとストップビットが付加されているためです。

 こういう確認を行う時にオシロを使うと確実です。今回のような間歇的にしか発生しない波形をアナログオシロで見るのはかなり難しいのですが、デジタルオシロなら簡単に記録出来ます。でも、デジタルオシロを正しく設定していないと、波形が変化したことすら検出出来ない場合があるので、こちらも注意が必要です。そんなことで、測定器はその動作原理を良く理解して使う必要があります。そういうトレーニングを行うのに、シリアルポートの波形観察は格好の教材だと思います。
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DSO150 firamware

こちらの記事を拝見して
手元のアダプタを確認してみました

*ROMライター(CH341A)
ジャンパー切り替えでTTL通信が可能なもの
→5Vでした

*D-SUN
→3.3Vでした

どちらもaitendoから購入です
OSがwin7なせいかドライバ関連の問題はないようです

DSO150
最近秋月でうっかり?買いまして、110に更新してみました。
すると突然操作がほとんどできなくなりました。

この版からアクティベーションコードなるものを
JYE techからもらって入力しないとダメなようです

デジタル基板裏にあるバーコードシールの番号を
JYE techに送信すれば良いのですがちょっと面倒ですね

更新の際はご注意ください
では

re:DSO150 firamware

ただの通りすがりさん、今晩は

D-SUNがwin7なら普通に使えているんですね。情報ありがとうございます。

DSO150のアクティベーションコードはJYEから事前に入手しています。心配していただいてありがとうございます。

なお、今110のアップデートの記事書いているので、もう少ししたら公開出来る見込みです。何かあれば突っ込み歓迎です。
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